Клетки иммунной системы могут либо инициировать, либо подавлять воспаление , контролируя митохондриальное дыхание – процесс, который происходит в митохондриях , электростанциях клеток и приводит к выработке полезной энергии клетками – согласно недавнему исследованию.
Это открытие повышает вероятность того, что манипулирование клеточным метаболизмом может стать терапевтическим подходом для лечения аутоиммунных расстройств , позволяя контролировать баланс между типами иммунных клеток, утверждают исследователи.
Исследование « Митохондриальное окислительное фосфорилирование регулирует решение судьбы между патогенными Th17 и регуляторными Т-клетками » было опубликовано в журнале Cell Reports .
Люди с рассеянным склерозом (РС) и другими воспалительными аутоиммунными заболеваниями имеют дисбаланс между иммунными клетками, которые вызывают воспаление, и теми, которые его смягчают.
Клетки Th17 являются иммунными Т-клетками, которые опосредуют хроническое воспаление и часто повышаются при аутоиммунных заболеваниях. И наоборот, регуляторные T-клетки или Treg-клетки подавляют воспалительные реакции и обычно уменьшаются у пациентов с аутоиммунными заболеваниями.
Как клетки Th17, так и клетки Treg начинаются как наивные CD4 Т-клетки, клетки-предшественники. Однако в определенный момент своего развития Т-клетки CD4 получают сигналы, которые побуждают их принимать воспалительные или регуляторные свойства, процесс, называемый дифференцировкой .
В начале сигнального каскада, который приводит к дифференцировке, Т-клетки претерпевают глубокие изменения в своем метаболизме. В частности, они увеличивают скорость гликолиза (который расщепляет глюкозу) и митохондриального окислительного фосфорилирования (OXPHOS). Это позволяет им удовлетворять большую потребность в энергии, необходимой для процесса дифференциации.
Гликолиз и OXPHOS – это два процесса, которые клетки используют для получения энергии из хранимых молекул.
Известно, что полностью дифференцированные клетки Th17 показывают большее митохондриальное дыхание по сравнению с наивными CD4 Т-клетками. Но точный вклад OXPHOS в судьбу Th17 не был четко определен.
Понимание того, как это работает, повышает возможность манипулировать процессом и, следовательно, контролировать баланс между двумя типами иммунных клеток.
Таким образом, команда под руководством исследователей из Университета Алабамы в Бирмингеме (UAB) использовала мышиную модель РС – экспериментального аутоиммунного энцефаломиелита или EAE – для дальнейшего изучения взаимосвязи между митохондриальным OXPHOS и дифференциацией Th17.
Т-клетки CD4, взятые у мышей EAE, обрабатывали инертным контролем или олигомицином – ингибитором митохондриального OXPHOS. Затем клетки переносили обратно на мышей, которые подвергались мониторингу на предмет появления и выраженности симптомов заболевания.
Результаты показали, что у мышей, которым вводили Т-клетки, обработанные олигомицином, отмечалась значительная задержка начала заболевания и снижение степени тяжести. Это говорит о том, что митохондриальное дыхание необходимо для клеток Th17, чтобы способствовать воспалению.
Т-клетки, вызванные ингибированием митохондриального OXPHOS, показали много общего с уменьшающими воспаление клетками Treg. Сходства включали различные активные гены и неспособность активировать STAT3 и BATF , две ключевые клетки, определяющие судьбу клеток в дифференцировке Th17.
Интересно, что исследователи обнаружили, что ингибирования митохондриального OXPHOS в первые 24 часа дифференцировки было достаточно, чтобы заблокировать клетки в Treg-подобной судьбе.
«Ингибирование митохондриального OXPHOS снижает патогенность Th17 в мышиной модели рассеянного склероза и приводит к генерации функционально супрессирующих клеток Treg в условиях Th17», – сказала Лори Харрингтон, доктор философии, профессор AUB и ведущий автор исследования, в новостной статье .
В целом, исследование продемонстрировало глубокий путь, которым митохондриальный метаболизм может управлять клеточной дифференцировкой.
«Наше исследование подчеркивает возможность того, что манипулирование клеточным метаболизмом, и в частности митохондриальным OXPHOS, может обеспечить новое многообещающее терапевтическое вмешательство для модуляции баланса между патогенными Th17 и клетками Treg при хронических аутоиммунных нарушениях», – сказали исследователи.
